[发明专利]一种张力减径机轧制时钢管增厚段长度极小化的控制方法

摘要

本发明涉及一种张力减径机轧制时钢管增厚段长度极小化的控制方法，其特征在于：在满足成品管平均壁厚要求的前提下，为减径机选定工艺可行的最少张力升起机架数以及最少张力释放机架数，最少的张力升起机架和最少的张力释放机架数使得参与非稳态轧制的管端长度最短，同时也使得最大拉应力的机架数最大，从而使得管端非稳态与中间段稳态轧制所受拉应力的差值极小化，两点共同保证了管端增厚长度的极小化。本发明可以提高钢管减径轧制的工艺稳定性，使管材减径轧制中的管端增厚长度极小化，显著提高管材减径轧制的成品质量和成材率。

主权项

1.一种张力减径机轧制时钢管增厚段长度极小化的控制方法，其特征在于：在满足成品管平均壁厚要求的前提下，选定工艺可行的最少张力升起机架数以及最少张力释放机架数，最少的张力升起机架数和最少的张力释放机架数使得参与非稳态轧制的管端长度最短，同时也使得最大拉应力的机架数最大，从而使得管端非稳态与中间段稳态轧制所受拉应力的差值极小化，两点共同保证了管端增厚长度的极小化；具体步骤如下：1.1.明确产品钢种，获取其轧机孔型参数、轧制工艺相关工况初始参数；1.2.获取钢种在轧制变形工况范围内适用的热变形抗力模型；1.3.将既定钢种的热变形参数、减径机入口的输送速度、管材温度、孔型数据、来料壁厚值S₀和目标壁厚值S_d都输入数模软件并模拟轧制过程，选定出最少的张力升起机架数和最少的张力释放机架数；参与轧制的机架分为张力上升机架、张力恒定机架、张力释放机架，分别遵循以下⑴、⑵、⑶三个条件，把系数xs初值设为1，每个机架根据自身类型对应条件：⑴张力上升的每个机架处，利用初等塑性理论，以前张力的初值为零开始递增迭代计算，直至辊面对金属的摩擦力水平分力方向全与后张力同方向，机架内金属在水平方向上遵循如下受力平衡：Q_后张力+F_{辊面与金属摩擦力水平分力}*xs＝Q_前张力⑵在张力上升机架和张力释放机架之间是张力恒定的机架，利用初等塑性理论，以前张力初值为零开始递增迭代计算，直至张力值等于后张力值，机架内金属在水平方向上遵循如下受力平衡：Q_后张力＝Q_前张力⑶在张力释放的每个机架处，利用初等塑性理论，以前张力初值等于后张力值为初值开始递减迭代，直至辊面对金属的摩擦力水平分力全与前张力同方向或前张力已经减小至零值，机架内金属在水平方向上遵循如下受力平衡：Q_后张力＝F_{辊面与金属摩擦力水平分力}*xs+Q_前张力机架数选择步骤：①总机架数为N，第一机架入口壁厚为来料壁厚值S₀，其后每一个机架的入口壁厚值为前一机架的出口壁厚值，末尾机架工艺目标壁厚值为S_d，设定张力上升和释放机架数初值都为1；②设定张力上升机架数为N_s；③设定张力释放机架数为N_j；④从第一机架开始计算直至最后一个机架，若末尾机架在计算⑶条件时前张力值没有减小到零，那么返回到③步骤，并将N_j值加1，再从③步骤开始后续各步计算；若末尾机架在计算⑶条件时满足前张力零值条件，那么记取末尾机架的出口壁厚值S_n；⑤若S_n>S_d，那么返回到②步骤，将N_s值增加1个，再从②步骤开始后续各步计算；若N_s值与(N‑N_j‑1)相等，则返回到①步骤，调整S₀值或S_d值，再从①步骤开始后续各步计算；若S_n≤S_d，那么此时N_s和N_j值即为选定出最少的张力升起机架数和最少的张力释放机架数；1.4.采用已选定的N_s值和N_j值，参照步骤⑴、⑵、⑶中的方法和条件，对xs进行微量递减迭代，从首机架顺序计算至末尾机架，使得S_n值与S_d值差值满足工程要求；1.5.轧辊工作直径按照下面公式计算：D_{轧辊工作直径}＝D_{轧辊名义直径}+d_{孔型名义直径}*α式中α值为工作直径系数，由孔型参数、金属所处应力状态、温度工况参数共同确定；在确定轧辊工作直径后，根据金属变形的体积不变原理可以确定出各个机架处轧辊的转速，计算得到一套使得管端增厚段长度极小化的工艺参数。